波导器件作为非常重要的光学集成器件的组成部分,在以光子替代电子作信息载体的光通信网络时代受到人们的广泛关注。其中,波导光栅突破了传统光纤光栅在结构与选材方面的局限性,并且易于集成与批量生产,易于电控调谐,成为研究热点。在众多的波导光栅基底材料中,铌酸锂（LiNbO₃）晶体以其优良光学性质,成为最具有发展前景的基底材料之一。利用LiNbO₃晶体作为基底材料,可以制备不同种类的波导光栅,如光刻胶光栅,光折变光栅,金属光栅等,其中光折变光栅制作简单、体积小、成本低,而且易于擦除,在集成光学方面具有很好的应用前景。本文采用x切向的LiNbO₃晶体作基底材料,利用高温钛扩散的方法制备了单模光波导,并进行了光折变长周期光栅与Bragg光栅的实验研究,最后在长周期波导光栅的基础上,提出了对长周期波导光栅的应用设计。具体的工作内容如下:第一,对长周期波导光栅进行了理论分析,仿真分析了各参数对透射谱的影响,确定了实验参数,并利用振幅掩模法刻写了光折变长周期光栅,谐振波长为1530nm,最大衰减4.5dB,证实了利用LiNbO₃晶体的光折变效应制备长周期光栅的可行性;第二,对双光束干涉法刻写Bragg波导光栅进行了理论分析,仿真分析了各参数对反射谱的影响,确定了实验参数,最后利用双光束干涉法进行了Bragg光栅的刻写实验,并对造成实验测量结果的可能原因进行了分析;第三,提出了对长周期波导光栅的应用设计—长周期波导光栅可调谐耦合器。首先对可调谐耦合器的结构与原理进行了介绍,然后对影响耦合器传输光谱的因素及耦合器的可调谐性能进行了分析,最后给出了具体参数的实例设计,分析了可调谐耦合器的各项性能,理论上其调谐速率可达到纳秒量级。